衛星グリア細胞

衛星グリア細胞は、感覚、交感神経、および副交感神経節の神経細胞体の表面を覆うグリア細胞です。衛星グリア細胞（SGC）とシュワン細胞（PNSのいくつかの神経線維を覆う細胞）は、発達中の胚の神経堤に由来します。 SGCは、交感神経節の微小環境の制御など、さまざまな役割を果たすことがわかっています。それらは、中枢神経系（CNS）の星状細胞と同様の役割を持っていると考えられています。それらは周囲のニューロンに栄養素を供給し、またいくつかの構造的機能も持っています。衛星セルは、保護用の緩衝セルとしても機能します。さらに、神経活性化学物質との相互作用を可能にするさまざまな受容体を発現します。これらの受容体および他のイオンチャネルの多くは、慢性疼痛や単純ヘルペスなどの健康問題に最近関与しています。これらの細胞について学ぶべきことははるかに多く、SGCの追加の特性と役割に関する研究が進行中です。

構造

衛星グリア細胞は、末梢神経系、特に感覚神経、交感神経神経、および副交感神経神経節に見られる主要なグリア細胞です。それらは、これらの神経節の個々のニューロンを囲む薄い細胞鞘を構成します。

SGCでは、細胞体は単一の比較的大きな核を含む領域で示されます。細胞体の各側は外側に伸びて、神経周囲突起を形成します。核を含む領域は細胞質の体積が最も大きく、SGCシースのこの領域は厚くなります。シースは、複数のSGCが互いに重なり合っており、それぞれが0.1マイクロメートル（3.9 x 10-6インチ）の場合、さらに厚くすることができます。

衛星グリア細胞は、その平らな形状にもかかわらず、細胞製品を作り、細胞の恒常性環境を維持するために必要なすべての一般的な細胞小器官を含んでいます。 SGCの原形質膜は薄く、非常に高密度ではなく、接着分子、神経伝達物質およびその他の分子の受容体、イオンチャネル、特にカリウムイオンチャネルに関連付けられています。個々のSGC内には、粗面小胞体と平滑小胞体の両方がありますが、後者ははるかに少ないです。ほとんどの場合、ゴルジ体とSGCの中心小体は、細胞の核に非常に近い領域にあります。一方、ミトコンドリアは、オートファジーやリソソーム、リポフスチン顆粒、ペルオキシソームなどの他の形態の異化分解に関与する細胞小器官とともに、細胞質全体に見られます。微小管と中間フィラメントの両方が細胞質全体に見られ、ほとんどの場合、それらはSGCシースと平行に位置しています。これらのフィラメントは、交感神経節のSGCの軸索小丘および軸索の開始部分でより高い濃度で見られます。感覚神経節の一部のSGCで、研究者は、核の近くの細胞表面から細胞膜の深いくぼみの細胞外空間に外側に伸びる単一の繊毛を見ました。しかし、繊毛は軸方向の微小管ペアを欠いているが、9組の末梢微小管しか持たず、その構造をニューロンの繊毛、シュワン細胞、およびCNSの星状細胞に非常に類似させている。

感覚神経節

感覚神経節の衛星グリア細胞は、ほとんどの場合、複数のSGCのエンベロープが各感覚ニューロンを完全に囲む層状細胞です。鞘を構成するSGCの数は、鞘を囲むニューロンの体積に比例して増加します。さらに、鞘自体の体積は、ニューロンの細胞体の体積と表面積に比例して増加します。鞘とニューロン原形質膜の間の細胞外空間の距離は20ナノメートル（7.9×10-7 in）であり、ニューロンとそのSGC鞘が単一の解剖学的および機能的ユニットを形成できるようにします。これらの個々のユニットは、結合組織の領域によって分離されています。ただし、結合組織内の同じ空間を占有する感覚ニューロンがいくつかあり、したがって2つまたは3つのニューロンの「クラスター」にグループ化されます。多くの場合、クラスター内の個々のニューロンはそれぞれ独自のSGCシースに囲まれていますが、場合によっては欠落しています。一部の感覚ニューロンには、細胞表面から外側に伸びる微絨毛と呼ばれる小さな突起があります。 SGCシースに近接しているため、これらの神経原形質膜の微絨毛はシースの溝に達し、細胞間での物質の交換が可能になります。

交感神経節

交感神経節では、サテライトグリア細胞は3つの主要な細胞の1つであり、他の2つは交感神経節ニューロンと小型の強い蛍光（SIF）細胞です。交感神経節のSIF細胞はグループに分けられ、各グループはSGCシースに囲まれています。交感神経節のSGCは神経堤に由来し、ニューロンが存在して成熟するまで胚発生中に増殖しません。これは、ニューロンがSGCの分裂と成熟を示すことを示しています。交感神経節のSGCは、感覚神経節のSGCと同じ基本構造に従いますが、交感神経節もシナプスを受け取ります。したがって、交感神経ニューロンのSGCシースは、体細胞近くの軸索小丘を覆うようにさらに拡張する必要があります。グリア核の近くの鞘の領域のように、軸索小丘の鞘の領域は、ニューロンの残りの部分を囲むものよりも厚い。これは、SGCがシナプス環境で役割を果たすため、シナプス伝達に影響を与えることを示しています。

他のグリア細胞との違い

多くの人々は、神経伝達物質輸送体の存在やグルタミンシンテターゼの発現など、特定の解剖学的および生理学的特性を共有しているため、CNSの星状細胞にSGCをたとえています。ただし、SGCをグリア細胞の独自のカテゴリに分類する際立った要因があります。 SGCはほとんどの場合、個々の感覚ニューロンおよび副交感神経ニューロンを完全な切れ目のないシースで囲みますが、交感神経節のほとんどのニューロンは完全に連続的なSGCシースを欠いており、ニューロンの細胞外空間と結合組織内の空間との間の物質の直接交換が制限されていますSGCが配置されています。さらに、ギャップ結合は、隣接するニューロンの鞘のSGCの間、および同じ鞘のSGCの間に存在します（反射性のギャップ結合）。これらのギャップジャンクションは、電子顕微鏡とルシファーイエローやニューロビオチンなどの重量トレーサーマーカーを使用して特定されています。 SGCが別のシースのSGCまたは同じシースのSGCに結合される程度は、細胞環境のpHに依存します。

ラットとマウスの研究から、研究者は衛星グリア細胞がムスカリン性アセチルコリンやエリスロポエチン受容体などの多くの神経伝達物質受容体を発現することを発見しました。 SGCと他のグリア細胞を区別するために、研究者はマーカーを使用して、異なる細胞でどのタンパク質が見つかったかを特定しました。 SGCはグリア線維性酸性タンパク質（GFAP）およびさまざまなS-100タンパク質を発現しますが、現在SGC同定に利用できる最も有用なマーカーはグルタミン合成酵素（GS）です。安静時のGSのレベルは比較的低いですが、ニューロンが軸索損傷を受けると、それらは大幅に増加します。さらに、SGCは、サイトカイン、アデノシン三リン酸（ATP）、およびその他の化学メッセンジャーを放出するメカニズムも備えています。

関数

現在、衛星グリア細胞の生理学的役割を決定する研究が進行中です。現在の理論は、SGCが交感神経節の微小環境の制御に重要な役割を果たしていることを示唆しています。これは、SGCがニューロンをほぼ完全に包み込み、細胞膜を横切る分子の拡散を調節できるという観察に基づいています。蛍光タンパク質トレーサーが循環系をバイパスするために頸部神経節に注入された場合、それらはニューロン表面に見られないことが以前に示されています。これは、SGCが個々のニューロンの細胞外空間を調節できることを示唆しています。一部の人々は、自律神経節のSGCが血液脳関門と同様に、大きな分子に対する機能的障壁としての役割を果たしていると推測しています。

神経微小環境の調節因子としてのSGCの役割は、さらに、アストロサイトの電気特性と非常に類似した電気特性によって特徴付けられます。星状細胞は、脳内の微小環境を制御する上でよく研究され定義された役割を持っているため、研究者は交感神経節内のSGCの相同的な役割を調査しています。感覚神経節の微小環境を制御する確立されたモードは、Na +およびCl-と結合したときに神経伝達物質を細胞に運ぶ特殊な輸送体による物質の取り込みです。グルタミン酸およびガンマアミノ酪酸（GABA）の輸送体は、SGCで発見されています。彼らは、神経節の細胞外空間の組成の制御に積極的に関与しているようです。グルタミン酸のグルタミンへの変換を触媒する酵素グルタミンシンテターゼは、SGCに大量に見られます。さらに、SGCにはグルタミン酸関連酵素グルタミン酸デヒドロゲナーゼとピルビン酸カルボキシラーゼが含まれているため、ニューロンにグルタミンだけでなくリンゴ酸と乳酸も供給することができます。

分子特性

隣接するニューロンとは異なり、SGCにはシナプスがありませんが、ニューロンに見られるものに類似したさまざまな神経活性物質の受容体が装備されています。軸索末端およびニューロンの他の部分は、アセチルコリン（ACh）、GABA、グルタミン酸、ATP、ノルアドレナリン、サブスタンスP、およびこれらの細胞の生理学に直接影響を及ぼすカプサイシンなどの物質に受容体を運びます。現在の研究では、SGCはニューロンと同じ化学刺激にも反応することが明らかになっています。研究は進行中であり、損傷修復メカニズムにおけるSGCの役割はまだ完全には理解されていません。

臨床的な意義

慢性の痛み

SGCを含むグリア細胞は、ニューロンの損傷と損傷に応じた役割が長い間認められてきました。 SCGは、痛覚過敏や他の形態の自発痛を伴う可能性のある慢性痛の発生と持続を含む新しい役割に特に関係しています。

SGCは、ニューロンや疼痛を伝達するサイトカインや他の生物活性分子を放出する能力を持っています。ニューロトロフィンと腫瘍壊死因子α（TNFα）は、ニューロンを疼痛に感作させる他の細胞因子です。 SGCは、アストロサイトのような他のよく知られているグリア細胞よりも少ない数でPNSに存在しますが、その生理学的および薬理学的特性のために、侵害受容に影響を与えると判断されています。実際、アストロサイトと同じように、SGCは近隣の神経活動を感知して調節する能力を持っています。第一に、神経細胞損傷の期間の後、SGCはGFAPをアップレギュレートし、細胞分裂を起こすことが知られています。それらは化学誘引物質を放出する能力があり、これはシュワン細胞によって放出されるものと類似しており、マクロファージの動員と増殖に貢献します。さらに、いくつかの研究グループは、神経損傷後にSGCカップリングが増加することを発見しました。これは、おそらくいくつかの理由で痛みの知覚に影響を及ぼします。通常、隣接するセル間でカリウムイオンを再分配するために、SGC間のギャップジャンクションが使用されます。ただし、SGCの結合では、ギャップジャンクションの数が大幅に増加します。これはおそらく、大量のATPとグルタミン酸塩を処理することである可能性があり、最終的にはグルタミン酸塩のリサイクルが増加します。グルタミン酸のレベルが増加すると、興奮が過剰になり、侵害受容が増加します。

SGCに存在するさまざまなニューロン受容体は、特にホモマルチマーP2X3およびヘテロマルチマーP2X2 / 3プリン受容体など、ATP誘発性疼痛シグナルの参加者として命名されています。一般に、P2Xファミリーの受容体は、ニューロンから放出されるATPに応答します。 P2Xサブタイプのそれぞれは、SGCを含むグリア細胞によって選択的に発現されるP2X7受容体を除いて、感覚ニューロンに見られます。受容体は、マクロファージまたはミクログリアおよび星状細胞からのインターロイキンIL-1βの放出に関与しています。受容体は、炎症および神経障害性疼痛で終わる事象のカスケードにおそらく関与しています。この受容体は、A-317491の形の拮抗薬を持っていることが発見されています。これは、存在する場合、さまざまなクラスの脊髄ニューロンの誘発発火と無刺激発火の両方を低減し、IL- 1β。ただし、受容体P2X3およびP2Y1の外部の影響は、P2X7とその拮抗薬の相互作用を複雑にし、薬理学的戦略を使用する場合の非理想的な標的になると考えられています。

P2Y受容体は、ニューロンとグリア細胞の両方にも見られます。それらの役割はP2X受容体の役割ほど明確ではありませんが、いくつかの相反する機能があることが注目されています。 P2Y1にはP2X3の作用を阻害する能力があるため、場合によっては、これらの受容体は鎮痛剤として機能します。他の場合では、受容体は、カルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP）の細胞外濃度の変調を介して侵害受容に貢献します。これらの相反する役割は、さまざまな治療薬の開発の潜在的なターゲットとして役立つように、さらに研究されています。

SGCは、片頭痛の原因となることが知られている過剰興奮性を制御するために、望ましい細胞外K +濃度を維持する働きをする特定のタイプのチャネルであるKir4.1チャネルも発現します。さらに、細胞外K +濃度はグアニンヌクレオシドグアノシン（Guo）によって制御されることがわかっています。神経とSGCのコミュニケーションおよび感覚神経節の相互作用に関与しているかもしれない郭も、慢性疼痛に関連する細胞外K +濃度の変化を制御できる潜在的な標的です。

単純ヘルペス

感覚神経節は、単純ヘルペスのようなウイルスからの感染に関連している。単純ヘルペスは、一次感染後数十年間、神経節内の休眠状態で存在する可能性がある。ウイルスが再活性化すると、皮膚と粘膜に水疱が現れます。ウイルスの潜伏期には、感覚神経節内のSGCにウイルスが存在することはほとんどありませんが、SGCは依然として疾患内で重要な役割を果たしている可能性があります。 SGCは、感染したウイルスから感染していないニューロンへのウイルスの拡散を防ぐ壁を作成するように作用することが提案されています。この保護の壁を壊すことになれば、感染はさらに広まる可能性があります。このプロパティは、SGCの位置と配置を調べることで説明できます。SGCはニューロンの中心にあり、ニューロンを保護できるためです。また、SGCがウイルスの神経節を除去し、ウイルスが休眠期を抜けた後の神経系を保護および修復するのに役立つ可能性があることも提案されています。

研究の方向性

SGCの主題に関する利用可能な情報の大部分は、SGC自体ではなく、SGCが取り囲む感覚ニューロンに焦点を合わせた研究から得られたものです。将来的には、研究者は、生命に不可欠な多くの支持機能と保護機能を備えたSGCにより多くの時間と注意を払うことを計画しています。培養ではなくin situでのSGC上の神経伝達物質およびホルモン受容体が探索され、最終的に特徴づけられるでしょう。これらの状態の影響を判断するために、さまざまな突然変異や疾患によって引き起こされる受容体の変化も調査されます。さらに、ニューロンとSGCの両方のさまざまな受容体が化学シグナル伝達に、おそらくP2Yで使用されている可能性がありますが、ニューロンとSGCの通信の背後にあるメカニズムは本質的に不明です。 2種類の細胞間の相互作用をさらに理解するには、Ca2 +とNOおよびその効果も観察する必要があります。最後に、自律神経節内のシナプス伝達に対するSGCの影響の可能性は、将来の研究の別の方向性を提供します。